L'elettroerosione è una tecnica di lavorazione di precisione non tradizionale. È ampiamente utilizzata per la produzione di componenti meccanici. Presenta vantaggi unici rispetto ai metodi di taglio convenzionali per la lavorazione di determinati componenti. In determinate condizioni particolari, è possibile ottenere componenti con una buona finitura superficiale mediante l'elettroerosione. Inoltre, soddisfa bene i requisiti dei disegni di progetto e raggiunge una certa precisione di lavorazione. Pertanto, l'elettroerosione sta diventando sempre più comune in diversi settori. La parte successiva di questo articolo discuterà innanzitutto cos'è la finitura superficiale dell'elettroerosione e i fattori che la influenzano. Successivamente, introdurremo i metodi di misurazione della finitura superficiale. Infine, discuteremo come migliorare la finitura superficiale dell'elettroerosione e i campi di applicazione della lavorazione elettroerosione.
In cosa consiste la finitura superficiale EDM?
La finitura superficiale EDM si riferisce alla rugosità misurabile lasciata dall'erosione a scintilla su un pezzo conduttivo. Viene solitamente definita utilizzando parametri di rugosità come Ra e Rz, insieme a standard e impostazioni di misurazione (ad esempio, lunghezza di taglio e lunghezza di valutazione).
- Ra: La rugosità media aritmetica, misurata in micrometri (μm), è il parametro più comune nelle stampe.
- Rz: Rappresenta il comportamento picco-valle su lunghezze di campionamento definite ed è più sensibile a picchi o fossette isolate.
Una "buona" finitura superficiale EDM non riguarda solo l'aspetto estetico. Deve soddisfare requisiti funzionali come tenuta, scorrimento, resistenza alla fatica e prestazioni del rivestimento.
Come l'EDM crea la texture superficiale
L'elettroerosione genera una texture superficiale attraverso scariche ripetute che fondono e vaporizzano minuscoli volumi di materiale, lasciando microcrateri sovrapposti. A differenza della fresatura o della rettifica, l'elettroerosione non crea una "giacitura" direzionale perché non c'è alcun tagliente che si muova sulla superficie.
Dopo ogni scarica, una parte del materiale fuso si solidifica nuovamente sulla superficie, formando uno strato di rifusione (bianco). Questo strato, insieme alla geometria del cratere, fa sì che la superficie appaia uniforme, pur risultando comunque "ruvida" al profilometro.
Se i livelli di energia sono troppo elevati o il flusso è instabile, le scariche possono trasformarsi in archi elettrici. Ciò spesso provoca la formazione di cavità casuali, una consistenza a "buccia d'arancia" e una rugosità non uniforme tra le varie zone.
Parametri chiave che controllano la finitura superficiale EDM
La qualità della finitura superficiale di un processo EDM dipende dall'energia erogata da ogni scintilla e dalla stabilità del gap. Una minore energia di scarica e una maggiore stabilità del processo generalmente migliorano la rugosità superficiale, anche al diminuire della velocità di taglio. Di seguito sono riportati i parametri chiave che influenzano Ra e Rz:
- Corrente di picco (Ip):La corrente di picco determina l'energia di scarica e la dimensione del cratere. Un Ip più elevato aumenta la velocità di rimozione del materiale, ma lascia una superficie più ruvida. Un Ip più basso è migliore per la finitura, poiché riduce la profondità del cratere, sebbene rallenti il taglio e richieda un lavaggio più accurato.
- Tempo di impulso (tonnellate) : La durata dell'impulso controlla la durata dell'energia applicata durante ogni scarica. Un Ton più lungo aumenta le dimensioni del cratere e la rugosità, soprattutto con correnti elevate. Un Ton più corto favorisce una finitura di precisione limitando il volume di fusione e riducendo i danni termici.
- Tempo di spegnimento dell'impulso (Toff) : Il tempo di pausa dell'impulso consente la deionizzazione e l'evacuazione dei detriti. Se il Toff è troppo breve, la ionizzazione persiste, causando instabilità e maggiore rugosità. Un Toff più lungo migliora la stabilità e la consistenza della superficie, ma riduce la produttività.
- Controllo Gap/Servo: Il controllo del gap garantisce una scintillazione stabile anziché archi elettrici o cortocircuiti. Una risposta servo stabile crea crateri uniformi, migliorando la ripetibilità di Ra. Un controllo inadeguato del gap spesso provoca bruciature, vaiolature o bande, che aumentano Rz.
- Condizione di lavaggio e dielettrica: Il lavaggio rimuove i detriti e raffredda la zona di taglio, mentre il fluido dielettrico controlla la ionizzazione. Un lavaggio inadeguato porta a rideposizione, scariche secondarie e vaiolatura casuale. Un lavaggio stabile è spesso il modo più rapido per migliorare la finitura superficiale.
- Numero di passaggi (grezzi + skim) : Le passate multiple sono il modo più efficace per migliorare la finitura superficiale senza compromettere la stabilità. Un taglio grezzo rimuove il materiale in eccesso, mentre le passate di rifinitura utilizzano meno energia per rifinire la superficie. Un numero maggiore di passate di rifinitura riduce Ra, ma i rendimenti diminuiscono dopo un certo punto.
| Strategia | Cosa cambia | Risultato finale tipico |
|---|---|---|
| Solo taglio grezzo | Maggiore energia, rimozione più rapida | Ra più alto, maggiore variazione della consistenza |
| Taglio grezzo + 1–2 tagli di scarto | Raffinazione energetica inferiore | Ra più basso, superficie più uniforme |
| Tagli grezzi + 3+ tagli di finitura | Gap stabile a energia molto bassa | Migliore ripetibilità, guadagni incrementali più piccoli |
Come misurare e specificare la finitura superficiale EDM?
Per specificare correttamente la finitura superficiale EDM, associare Ra/Rz allo standard e alle impostazioni di misurazione. Se la lunghezza di taglio e la lunghezza di valutazione non sono allineate tra le due parti, la stessa superficie può produrre valori riportati diversi.
Gli standard più comuni includono ISO 4287, ASME B46.1 e JIS B0601. Scegline uno, riportalo sul disegno o sul piano di ispezione e mantienilo coerente durante l'ispezione in entrata, in corso di lavorazione e finale.
- Profilometro a stilo: Un profilometro a stilo traccia la superficie e converte il movimento verticale in valori di rugosità. È veloce e funziona bene con la maggior parte dei metalli EDM. Registrare la lunghezza di taglio, la lunghezza di valutazione e le impostazioni del filtro. Evitare la misurazione a contatto su superfici morbide o elementi delicati se si teme che possano danneggiarsi.
- Ottica / Interferometria: I metodi ottici misurano la topografia superficiale senza contatto. Sono utili quando i target di finitura sono molto fini o la superficie non può essere toccata. Di solito coprono un'area più piccola e possono essere sensibili alle vibrazioni e alla riflettività. Utilizzateli quando l'accesso allo stilo è limitato o quando è richiesto un metodo senza contatto.
- Campioni di confronto: I campioni di confronto forniscono un rapido controllo visivo/tattile. Sono utili per componenti non critici o per controlli informali di processo. Sono soggettivi e non dovrebbero essere il metodo di accettazione per requisiti di finitura rigorosi.
- Nozioni di base sulla segnalazione: Le superfici EDM spesso mostrano una scarsa inclinazione direzionale, ma la geometria e il flussaggio possono comunque creare pattern localizzati. Documentare dove viene effettuata la misurazione e il percorso utilizzato. Quando sono possibili vaiolature o bruciature, riportare sia Ra che Rz. Il solo Ra può nascondere difetti isolati che possono influire sulla tenuta o sull'usura.
Modi pratici per migliorare la finitura superficiale EDM
Per migliorare la finitura superficiale dell'elettroerosione, è necessario ridurre l'energia di scarica, stabilizzare il gap e utilizzare passate di finitura per ridurre la rifusione e l'altezza del picco. Ecco alcune strategie passo dopo passo:
- Utilizzare tagli sottili: I tagli di finitura rilavorano la superficie lasciata dalla sgrossatura, riducendo lo spessore dello strato di rifusione e rendendo Ra più uniforme. Aggiungere passate di finitura per sigillare o far scorrere superfici, ma interrompere quando le misurazioni mostrano rendimenti decrescenti.
- Energia di scarica inferiore: Ridurre Ip, accorciare Ton e stabilizzare Toff per ridurre le dimensioni del cratere. Apportare una modifica alla volta e confermare i miglioramenti con le misurazioni. Evitare l'energia ultra bassa se destabilizza il gap.
- Stabilizzare il lavaggio: Migliorare la posizione dell'ugello, il flusso e l'evacuazione dei detriti. Molti problemi di rugosità, come vaiolature o bruciature, derivano da un lavaggio inadeguato. Risolvere questo problema spesso stabilizza Ra e riduce Rz.
- Condizioni del filo/elettrodo di controllo: Filo usurato, scarsa tensione o alimentazione instabile possono causare vibrazioni e instabilità delle scintille, con conseguenti finiture non uniformi. Per l'elettroerosione a tuffo, assicurarsi che l'usura e la qualità degli elettrodi siano stabili.
- Opzioni post-finitura: Se l'elettroerosione da sola non riesce a soddisfare gli obiettivi di Ra, utilizzare processi secondari come lucidatura o rettifica. Gestire attentamente la rifusione e le microfratture per applicazioni critiche in termini di fatica o sigillatura.
Obiettivi di finitura tipici per applicazione
“"Abbastanza liscia" significa una finitura che soddisfa la funzionalità senza inutili sprechi di tempo e costi. Definisci il livello di ruvidità desiderato in base alle esigenze del lavoro, non solo in base all'aspetto.
Cavità dello stampo
Le superfici degli stampi necessitano spesso di un trasferimento controllato della texture e di una sformatura affidabile. Una superficie troppo ruvida può causare difetti di stampa; una superficie troppo liscia può aumentare il rischio di incollaggio in alcuni materiali.
La finitura EDM con lucidatura controllata è comune quando la finitura della cavità influisce direttamente sull'aspetto e sul rilascio del pezzo.
Superfici di tenuta/scorrevoli
Le superfici di tenuta e scorrimento sono sensibili a picchi e difetti. Rz può essere importante quanto Ra quando perdite o usura sono causate da cavità o picchi isolati.
I tagli di finitura più regolari e il lavaggio stabile sono solitamente i miglioramenti di finitura più convenienti. Verificare con test funzionali, se possibile.
Aerospaziale / Medico
Queste applicazioni spesso enfatizzano la ripetibilità e il controllo degli strati termicamente alterati. I difetti locali possono diventare fattori scatenanti di cricche o acceleratori di usura.
Utilizzare impostazioni di finitura stabili, controllare il metodo di misurazione e bloccare la finestra di processo in modo che la finitura rimanga uniforme da un lotto all'altro.
Conclusione
Ottenere la migliore finitura superficiale nell'elettroerosione è un obiettivo di grande importanza. Ottimizzando i parametri EDM e le tecniche di post-processing, la finitura superficiale dei componenti sarà migliore. Con il continuo sviluppo della tecnologia, officine meccaniche per elettroerosione a filo svolgiamo un ruolo cruciale nella fornitura di soluzioni di lavorazione di precisione, rendendo l'elettroerosione sempre più diffusa in diversi settori. Se avete ancora domande sulla tecnologia EDM, potete contattarci per ricevere risposte. Inoltre, se avete progetti ed esigenze EDM, non esitate a contattarci. Saremo lieti di offrirvi servizi di lavorazione EDM a filo di alta qualità. Non vediamo l'ora di sentirvi!
Domande frequenti
L'EDM può produrre una superficie speculare?
Sì, ma di solito richiede una finitura a bassa energia e più passate di rasatura. Scintille stabili, dielettrico pulito e un buon lavaggio sono le basi.
Perché Ra sembra a posto ma il componente perde ancora o si usura rapidamente?
Ra è un valore medio e può non rilevare difetti isolati. Controllare Rz e verificare la presenza di vaiolature, bruciature e danni da arco elettrico.
Qual è il cambiamento più rapido in officina per migliorare la finitura superficiale dell'EDM?
Aggiungere prima i tagli di finitura e correggere il lavaggio. Queste due modifiche spesso migliorano rapidamente sia la stabilità del Ra che il tasso di difetti.
Le condizioni dielettriche influiscono sulla finitura superficiale dell'EDM?
Sì. Un dielettrico contaminato o instabile aumenta le scariche irregolari e aumenta il rischio di buche e zone ruvide.
Come posso ridurre i segni di bruciatura e le buche casuali?
Migliorare l'evacuazione dei detriti e stabilizzare il gap (comportamento del servo e tempo di spegnimento adeguato), quindi ridurre l'energia di scarica. I segni di bruciatura sono comunemente associati ad archi elettrici innescati da detriti intrappolati o condizioni di gap instabili.
